【正文】 測環(huán)境氣體濃度大于檢測管的上限（即氣樣未送完檢測管已全部變色），在優(yōu)先考慮測定人員的防毒措施后，可先將待測氣體稀釋后再進行測定，但測定結(jié)果要根據(jù)稀釋的倍數(shù)進行換算?；钊?用來抽取氣樣，變換閥4則可以改變氣樣流動方向或切斷氣流。下面以比長式CO檢測管為例說明檢測原理及檢測方法。對礦井中涌出量較大的甲烷（瓦斯）氣體，《規(guī)程》對其安全濃度和超限后的措施都有更為詳盡的規(guī)定，具體見《煤礦安全》教材。空氣中氫氣濃度達到4%~74%時具有爆炸危險。我國某礦1972年在煤層中掘進巷道時，工作面非常干燥，工人們放炮后立即迎著炮煙進入，結(jié)果因吸入炮煙過多，造成二氧化氮中毒，2名工人于次日死亡。二氧化氮是井下毒性最強的有害氣體。（三）二氧化硫（SO2）二氧化硫是無色、有強烈硫磺氣味及酸味的氣體，%時即可嗅到刺激氣味。（二）硫化氫（H2S）硫化氫是無色、微甜、略帶臭雞蛋味的氣體，易溶于水，%~46%時具有爆炸性。一氧化碳有劇毒。氧氣傳感元件（隔膜式伽伐尼電池）分別由鉑、鉛兩種不同金屬做陰極和陽極，堿性溶液做電解液，通過聚四氯乙烯薄膜將其封閉構(gòu)成，如圖11a所示。它的優(yōu)點是分析精度高，定性準確，分析速度快，一次進樣可以同時完成多種氣體的分析；缺點是所需時間長，操作復雜，技術(shù)要求高。二氧化碳窒息同缺氧窒息一樣，都是造成礦井人員傷亡的重要原因之一。（三） 二氧化碳（CO2）二氧化碳是無色、略帶酸臭味的氣體，不助燃也不能供人呼吸，略帶毒性，易溶于水。表11 人體缺氧癥狀與空氣中氧氣濃度的關系氧氣濃度（體積）/%人體主要癥狀171510~126~9靜止狀態(tài)無影響，工作時會感到喘息、呼吸困難和強烈心跳呼吸及心跳急促，無力進行勞動失去知覺，昏迷，有生命危險短時間內(nèi)失去知覺，呼吸停止，可能導致死亡地面空氣進入井下后，氧氣濃度要有所降低，氧氣濃度降低的主要原因有：人員呼吸；煤巖、坑木和其他有機物的緩慢氧化；爆破工作；井下火災和瓦斯、煤塵爆炸；煤巖和生產(chǎn)中產(chǎn)生其他有害氣體等。一、礦井空氣的主要成分及其基本性質(zhì)（一） 氧氣（O2）氧氣是一種無色、無味、無臭的氣體。本章重點闡述礦井空氣的主要成分，井下常見的有害氣體，空氣成分和有害氣體的安全標準及測定方法，礦井的氣候條件，風速、風量測定等主要內(nèi)容，為進一步學習礦井通風理論奠定基礎。一般將不含水蒸氣的空氣稱為干空氣，它的組成成分和體積百分比分別為氧氣（%）、氮氣(79%)和二氧化碳(%).地面空氣從井筒進入井下就成了礦井空氣。人類之所以能夠在地球上生存，是因為人體內(nèi)不斷汲取食物和吸入氧氣，通過氧化作用，進行細胞的新陳代謝作用而維持的。（二） 氮氣（N2）氮氣是無色、無味、無臭的惰性氣體，微溶于水，不助燃，無毒，不能供人呼吸。空氣中二氧化碳濃度對人體的危害程度如表12所示。礦井總回風巷或一翼回風巷風流中，%時，必須立即查明原因，進行處理。盡管它的測定精度不如取樣分析法高，但基本能滿足礦井的一般要求，是目前普遍采用的測定方法。（a）（b）圖11 AY—1B型氧氣檢測儀（a）隔膜式伽伐尼電池結(jié)構(gòu)示意圖 （b）AY—1B型氧氣檢測儀的外部結(jié)構(gòu)圖1—氧氣濃度顯示器；2—儀器銘牌；3—示值調(diào)準電位器旋鈕；4—氧氣擴散孔；5—提手；6—密封蓋；7—開關（2）利用比長式氧氣檢測管檢測這種方法與礦井中主要有害氣體的檢測基本相同（詳見本章第二節(jié)）二氧化碳濃度的快速檢測方法礦井空氣中二氧化碳的測定主要使用光學瓦斯鑒定器，檢查方法詳見《煤礦安全》教材。與中毒濃度和中毒時間的關系如表13所示。%時可嗅到臭味，但當濃度較高時（~%），因嗅覺神經(jīng)中毒麻痹，臭味“減弱”或“消失”，反而嗅不到?？諝庵械亩趸蛴鏊笊闪蛩?，對眼睛有刺激作用，礦工們將其稱之為“瞎眼氣體”。中毒初期僅是眼睛和喉嚨有輕微的刺激癥狀，常不被注意，有的在嚴重中毒時尚無明顯感覺，還可堅持工作，但經(jīng)過6h甚至更長時間后才出現(xiàn)中毒征兆。當空氣中的氨氣濃度達到30%時遇火有爆炸性。除了上述有害氣體之外，礦井空氣中最主要的有害氣體是甲烷（CH4），又稱沼氣。在人工檢測方法中，除了取樣分析法之外，目前使用最廣泛的還是快速測定法。其他有害氣體的比長式檢測管結(jié)構(gòu)及工作原理與CO基本相同，只是檢測管內(nèi)裝的指示粉各不相同，顏色變化各有差異。在活塞拉桿7上刻有標尺，可以表示出手柄拉動到某一位置時吸入活塞筒的氣樣體積（ml）。加強對有害氣體的檢查。井下人員必須隨身佩帶自救器。新陳代謝的能量由攝取的食物在體內(nèi)進行氧化生成熱量而提供，除了用來維持人體正常的生理機能和對外做功的需要外，大部分熱量都必須通過散熱的方式排出體外，否則熱量在體內(nèi)儲存會使體溫升高，引起中暑、熱衰竭、熱虛脫、熱痙攣等疾病，嚴重者可導致死亡。風速影響著人體的對流散熱和蒸發(fā)的效果。當然，根據(jù)礦井深淺的不同，影響大小也不相同。表19 在標準大氣壓下不同溫度時的飽和水蒸氣量、飽和水蒸氣壓力溫度℃飽和水蒸氣量g/m3飽和水蒸氣壓力Pa溫度℃飽和水蒸氣量g/m3飽和水蒸氣壓力Pa2012814159715193151704102881618175422171932061018206516551921982705202331375721249148112226385870232811693324298479982531718106826335791143273557101227283784111311294010121402304236131496314490 （2）相對濕度：指空氣中水蒸氣的實際含量（f）與同溫度下飽和水蒸氣量（）比值的百分數(shù)，用公式表示如下： （11）式中 ——相對濕度，%； ——空氣中水蒸氣的實際含量（即絕對濕度），g/m3； ——在同一溫度下空氣的飽和水蒸氣量，g/m3 通常所說的濕度指的都是相對濕度，它反映的是空氣中所含水蒸氣量接近飽和的程度。表110給出了井下不同溫度下適宜的風速范圍。本章僅介紹一種歐美等國較為常用的“等效溫度”（也稱同感溫度）指標。 解：在圖14的左、右標尺上分別找到17℃和16℃兩點m、n,并連成虛線，根據(jù)交點位置可在等效溫度標尺上查出等效溫度為10℃。長壁式采煤工作面空氣溫度的測點，應在工作面內(nèi)運輸?shù)揽臻g中央距回風道口15m處的風流中。由于濕球表面的水分蒸發(fā)需要熱量，因而濕球溫度計的溫度值低于干球溫度計的溫度值，空氣的相對濕度越小，蒸發(fā)吸熱作用越顯著，干濕溫度差就越大。按冷熱空氣混合方式的不同，預熱方式有井筒混合式；井口房混合式；井筒、井口房混合式三種。通風降溫（1）增加風量。（3）采用充填法管理頂板，避免或減少了全部跨落法管理頂板所造成的采空區(qū)冒落巖石的散熱和采空區(qū)熱風的散熱，可降低工作面風流的溫度。 《規(guī)程》規(guī)定：礦井必須建立測風制度，每10天進行一次全面測風。二、測風儀表測量井巷風速的儀表叫風表，又稱風速計?；亓銐簵U5的作用是能夠使風表的表針回零。機械葉輪式風表的特點是體積小，重量輕，重復性好，使用及攜帶方便，測定結(jié)果不受氣體環(huán)境影響；缺點是精度低，讀數(shù)不直觀，不能滿足自動化遙測的需要。（四）超聲波風速計超聲波風速計是利用超聲波技術(shù)，通過測量氣流的卡蔓渦街頻率來測定風速的儀器，目前主要用于集中監(jiān)控系統(tǒng)中的風速傳感器。（二）測風方法 由井巷斷面上的風速分布可知，巷道斷面上的各點風速是不同的，為了測得平均風速，可采用線路法或定點法。（三）用機械式風表測風步驟（1）測風員進入測風站或待測巷道中，先估測風速范圍，然后選用相應量程的風表。例13 在某礦井井下的測風站內(nèi)測風，用側(cè)身法測得的三次讀數(shù)分別為3233340，每次測風時間均是1min。復習思考題 11 地面空氣的主要成分是什么？礦井空氣與地面空氣有何不同？ 12 什么是礦井空氣的新鮮風流？污風風流？13 氧氣有哪些性質(zhì)？造成礦井空氣中氧氣減少的原因有哪些？14 礦井空氣中常見的有害氣體有哪些？它們的來源和對人體的影響如何？《規(guī)程》對這些有害氣體的最高允許濃度是如何規(guī)定的？15 用比長式檢測管法檢測有害氣體濃度的原理是什么？可用來檢測哪些氣體？16 防止有害氣體危害的措施有哪些？17 什么叫礦井氣候條件？氣候條件對人體熱平衡有何影響？18 什么叫空氣的絕對濕度和相對濕度？礦井空氣的濕度一般有何變化規(guī)律？19 為什么在礦井的進風路線中冬暖夏涼、冬干夏濕？110 《規(guī)程》對礦井氣候條件的安全標準有何規(guī)定？111 礦井的預熱和降溫主要有哪些方面的措施？112 風表按原理和測風范圍分為幾類？機械葉輪式風表的優(yōu)缺點各是什么？113 風表測風時為什么要校正其讀數(shù)？迎面法與側(cè)身法測風的校正系數(shù)為何不同？114 風表校正曲線的含義是什么？為什么風表要定期校正？115 對測風站有哪些要求？116 測風的步驟有哪些？應注意哪些問題？習 題11 井下某采煤工作面的回風巷道中，回風量為520 m3/min，問該工作面回風流中的CO2濃度是多少？是否符合安全濃度標準？（%；符合標準）12 測得井下某一工作面風流的干球溫度為22℃，濕球溫度為20℃，求其相對濕度和等效溫度分別是多少？（83%；14℃）13 井下某測風地點為半圓拱型斷面，凈寬3m，用側(cè)身法測得三次的風表讀數(shù)分別為2828288，測定時間均為1min，該風表的校正曲線表達式為v真=+（m/s），試求該處的風速和通過的風量各為多少？（ m/s； m3/s）25 / 25